JP4573647B2 - ヒートシール構造体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はヒートシール構造体およびその製造方法に関し、特に、機械的物性に優れた、ポリ乳酸系の、生分解性不織布から得られたヒートシール構造体およびその製造方法に関する。

従来より、機能性のある不織布の一つに、自己接着性繊維からなる不織布がある。この自己接着性繊維からなる不織布は、加熱によって繊維の一部が溶融して繊維相互が接着一体化したもので、ヒートシール特性を有するものである。

近年、石油を原料とする合成繊維は、焼却時の発熱量が多いため、自然環境保護の見地から見直しが必要とされ、自然界において生分解する脂肪族ポリエステルからなる繊維が開発されており、環境保護への貢献が期待されている。脂肪族ポリエステルの中でも、ポリ乳酸系重合体は、比較的高い融点（約１８０℃）を有することから、広い分野に使用されることが期待されている。

ポリ乳酸系重合体を用いて自己接着性繊維からなる不織布を得ようとした際に、芯部にポリ乳酸を配し、鞘部にＤ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体（Ｄ、Ｌ−乳酸共重合体）を配して、芯部よりも鞘部を低融点とした芯鞘型複合繊維により不織布を構成させるものが知られている（特許文献１、特許文献２）。

この場合に、熱加工安定性を考慮すると、芯部と鞘部の融点差は大きい方が好ましいため、鞘部の共重合体は融点が低いもの（１２０℃程度の共重合体）を選択することがよいと考えられる。しかし、Ｄ、Ｌ−乳酸共重合体において、融点１２０℃程度のものは、結晶性が低いため、熱接着工程において収縮したり熱ロールに融着したりする等のトラブルが発生しやすく、しかも得られる不織布は耐熱性に劣るものとなる。また、これに代えて鞘成分にポリ乳酸以外の融点の低い重合体を選択した場合は、ガラス転移温度（Ｔｇ）も低い場合が多く、このようなものを用いていわゆるスパンボンド法により不織布を得ようとすると、スパンボンド法はノズル孔より吐出した糸条が牽引細化されるまでの距離が極めて短いため、冷却過程で十分に冷え切らずにゴム状弾性を示したり、ブロッキングを起こして糸条を得にくくなったりするなどの問題があった。
特開平０７−３１０２３６号公報 特開平０７−１３３５１１号公報

本発明は、構成繊維の製糸性及び開繊性が良好で、機械的物性に優れ、スパンボンド法によって製造された生分解性不織布を、ヒートシールすることにより得られたヒートシール構造体及びその製造方法を提供するものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討をした結果、芯成分に特定の重合体を選択し、特定の製造方法で製造された不織布をヒートシールすることによって、上記課題を解決したヒートシール構造体を得ることができるという知見を得て、本発明に到達した。

すなわち本発明は、生分解性不織布がヒートシールされた構成のヒートシール構造体であって、前記生分解性不織布は、芯部が鞘部により被覆された芯鞘型複合繊維を構成繊維とし、前記構成繊維同士が三次元的に交絡して一体化され、前記構成繊維の鞘部が、Ｄ体とＬ体の共重合比がモル比でＤ体／Ｌ体＝１００／０〜９５／５またはＤ体／Ｌ体＝５／９５〜０／１００であるポリ乳酸系重合体によって形成され、前記構成繊維の芯部が、鞘部を構成する前記ポリ乳酸系重合体よりも融点の低い重合体によって形成されたものであり、前記ヒートシール構造体は、前記生分解性不織布がヒートシールされることで、鞘部が加圧により破壊され、該破壊された鞘部の内部から外部へ溶出した芯部の重合体によって前記構成繊維同士が熱接着されたものであることを特徴とするヒートシール構造体を要旨とするものである。

また本発明は、生分解性不織布がヒートシールされた構成のヒートシール構造体を製造するに際し、Ｄ体とＬ体の共重合比がモル比でＤ体／Ｌ体＝１００／０〜９５／５またはＤ体／Ｌ体＝５／９５〜０／１００であるポリ乳酸系重合体と、前記ポリ乳酸系重合体よりも低融点の重合体とを個別に溶融し、繊維横断面において前記低融点の重合体が芯部を形成しかつ前記ポリ乳酸系重合体が鞘部を形成するような芯鞘型複合紡糸口金を介して溶融紡糸し、前記口金より紡出した紡出糸条を冷却し、４０００ｍ／分〜６０００ｍ／分の牽引速度にて牽引細化して開繊し、得られた長繊維を堆積させて不織ウェブを形成し、この不織ウェブに三次元交絡処理を施して一体化させて得られた生分解性不織布をヒートシールすることで、鞘部を加圧により破壊させ、芯部の重合体を前記破壊させた鞘部の内部から外部へ溶出させるとともに、この溶出した芯部の重合体によって前記長繊維同士を熱接着することを特徴とするヒートシール構造体の製造方法を要旨とするものである。

本発明によれば、不織布を用いてヒートシールを行うための処理を施す際には、繊維の芯部の低融点重合体が溶融または軟化し、かつ鞘部のポリ乳酸系重合体は熱によって溶融や軟化を行わない温度で、ヒートシール加工することになる。このとき、芯部の低融点重合体は熱により溶融または軟化状態となり、一方、鞘部のポリ乳酸系重合体は、その熱による影響を受けずに、結晶配向した状態のまま、繊維形態を維持したままの状態となる。そして、この状態で加圧されることとなり、配向結晶した状態の鞘部のポリ乳酸系重合体のいわゆるマカロニ形態が加圧により一部破壊されて、芯部の溶融または軟化状態の低融点重合体が鞘部の外部へ溶出する。すると、この溶出した芯部の低融点重合体によって、繊維同士が熱接着される。

このような現象が生じる理由は、次の通りであると推定することができる。すなわち、芯部及び鞘部の重合体の融点差と、これらの重合体の硬さの差とによるものと推定することができる。つまり、芯部が溶融または軟化する温度において、この芯部には溶融または軟化した軟らかい重合体が存在し、一方、この芯部を、溶融または軟化しておらず本来の硬いままの状態のポリ乳酸系重合体が被覆している。そこに圧力が加わることにより、鞘部の硬いポリ乳酸系重合体が一部破壊されて、内部すなわち芯部の軟らかい低融点重合体が溶出することになる。

これに対し、鞘部の重合体がポリ乳酸系重合体のような硬質のものではなく弾力性を有した柔軟な重合体である場合や、芯部と鞘部との融点差が少なく芯部が溶融状態の際に鞘部もまた溶融状態であるとすると、芯部の重合体が良好に鞘部から溶出することができず、芯部の接着成分としての機能が十分に発揮されないことになる。

また本発明では、結晶配向性の良好な特定のポリ乳酸系重合体に着目し、この特定のポ
リ乳酸系重合体とこれよりも低融点の重合体とを芯鞘複合形態に配置させることにより、柔軟性と強力とを併せ持ち、かつヒートシール性等の熱処理加工性を有する不織布を得、該不織布によりヒートシール構造体を得ることが可能となったものである。

本発明によれば、冷却性および開繊性に優れた融点の高い特定のポリ乳酸系重合体を繊維外周の鞘部に位置させ、繊維内部の芯部には前記特定のポリ乳酸系重合体よりも低融点の重合体を位置させることにより、冷却性や開繊性が良く製糸性に優れ、しかも強力に優れた不織布をヒートシールすることにより、ヒートシール構造体を得ることができる。

詳細には、繊維表面は冷却性に優れた特定のポリ乳酸系重合体が配されるため、溶融紡糸工程にて繊維表面は冷えやすく、このためスパンボンド法における距離の短い冷却工程でも十分に冷却されて、繊維同士の密着等が生じることがなく、また開繊性にも優れて、地合いの良好な不織布からヒートシール構造体を得ることができる。

また本発明によれば、結晶配向性の良好な特定のポリ乳酸系重合体と、これよりも低融点の重合体とを芯鞘複合形態に配置させることにより、所要の強力とヒートシール性等の熱処理加工性とを有する不織布からヒートシール構造体を得ることができる。

また、本発明の不織布は、熱処理の際に、繊維表面の鞘部を形成する重合体すなわちポリ乳酸が熱の影響を受けない温度で処理することが可能であるため、熱収縮等が発生せず、このため熱加工安定性に優れたヒートシール構造体を得ることができる。

本発明のヒートシール構造体を得るための不織布は、芯鞘複合繊維にて構成されており、この複合繊維は、その鞘部が、Ｄ体とＬ体の共重合比がモル比でＤ体／Ｌ体＝１００／０〜９５／５またはＤ体／Ｌ体＝５／９５〜０／１００であるポリ乳酸系重合体によって形成されており、かつその芯部が、鞘部を形成する前記ポリ乳酸系重合体よりも低融点の重合体によって形成されている。

本発明に用いるポリ乳酸系重合体は、上述のように、Ｄ体とＬ体の共重合比がモル比でＤ体／Ｌ体＝１００／０〜９５／５またはＤ体／Ｌ体＝５／９５〜０／１００であるＤ、Ｌ−乳酸共重合体である。Ｄ体とＬ体の共重合比がこの範囲であることにより、本発明において必要な結晶配向を得ることができる。この範囲を外れると、所望の結晶配向が得られず、上述したような熱接着性能等を発揮できなくなる。

このような共重合比率のポリ乳酸系重合体であると、融点を１５０℃〜１８０℃と高温に設定することができる。Ｄ体／Ｌ体＝１００／０または０／１００のホモポリマーである場合は、その融点は、約１８０℃である。このような高融点であると、溶融紡糸後の冷却工程で冷却性が良好で配向結晶化しやすいものとなり、高い結晶性を有することになる。このため、ヒートシール加工等の熱処理加工時の収縮が発生しにくく、熱処理加工を安定に行うことができ、さらには得られる不織布は耐熱性に優れたものとなる。共重合比率が前記範囲を外れると、共重合体の融点が１５０℃未満となり、非晶性が高くなり、本発明の目的を達成し得ないことになる。

芯部の重合体は、鞘部のポリ乳酸系重合体よりも低融点の重合体を用いる。この芯部の重合体は、鞘部のポリ乳酸系重合体よりも融点が４０℃以上低いことが好ましく、また結晶融点を有することが好ましい。芯部の重合体が鞘部のポリ乳酸系重合体よりも低融点であることにより、上述したような熱接着性能等を発揮する熱接着成分として機能することができる。また芯部の重合体の融点が鞘部のポリ乳酸系重合体の融点よりも４０℃以上低いことで、ヒートシール処理などの熱処理加工の際に、鞘部が熱の影響を受けることなく、加圧により破壊されて、溶融または軟化した芯部の重合体を良好に溶出させることができる。結晶融点を有するとは、ＤＳＣ曲線において明瞭な融点ピークを有することをいう。芯部の重合体が結晶融点を有することにより、ある特定の温度で冷えやすいため、製糸性が良好となる。

芯部の重合体の例として、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とを構成成分とする脂肪族ポリエステルや、脂肪族ジオール、脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ヒドロキシカルボン酸を構成成分とする脂肪族ポリエステル共重合体や、ポリエチレンなどが挙げられる。なかでも、脂肪族ジオール、脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ヒドロキシカルボン酸を構成成分とする脂肪族ポリエステル共重合体を用いることが、後述の理由により好ましい。

脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、これらの混合物を用いてもよい。得られる共重合体の物性を考慮して、１，４−ブタンジオールを用いることが好ましい。

脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、スベリン酸、ドデカン二酸等が挙げられ、これらの誘導体である酸無水物を用いてもよい。得られる共重合体の物性を考慮して、コハク酸または無水コハク酸、あるいはこれらとアジピン酸との混合物であることが好ましい。

脂肪族ヒドロキシカルボン酸としては、乳酸、グリコール酸、２−ヒドロキシ−ｎ−酪酸、２−ヒドロキシカプロン酸、２−ヒドロキシイソカプロン酸、２−ヒドロキシ−３，３−ジメチル酪酸、２−ヒドロキシ３−３メチル乳酸、ロイシン酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、メチル乳酸、カプロラクトン、バレロラクトン等が挙げられる。これらの脂肪族ヒドロキシカルボン酸は２種以上併用してもよい。なかでも乳酸を用いることが好ましい。

さらに、脂肪族ヒドロキシカルボン酸に光学異性体が存在する場合には、Ｄ体、Ｌ体またはラセミ体のいずれを使用してもよく、また、脂肪族ヒドロキシカルボン酸は、固体、液体またはオリゴマーであってもよい。

脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とを構成成分とする脂肪族ポリエステルとしては、具体的には、ポリエチレンサクシネートやポリブチレンサクシネートなどが挙げられる。

脂肪族ジオール、脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ヒドロキシカルボン酸を構成成分とする脂肪族ポリエステル共重合体として、具体的には、脂肪族ジオールが１，４−ブタンジオールであり、脂肪族ジカルボン酸がコハク酸であり、脂肪族ヒドロキシカルボン酸が乳酸である脂肪族ポリエステル共重合体を、好ましく用いることができる。このような脂肪族ポリエステル共重合体としては、例えば特許第３４１８０７０号明細書に記載されているものを使用することが好ましい。このような脂肪族ポリエステル共重合体としては、具体的には、三菱化学社製、商品名ＧＳＰｌａ（結晶融点１１０℃）を好ましく用いることができる。この三菱化学社製、商品名ＧＳＰｌａを用いた場合は、芯成分の脂肪族ポリエステル共重合体は成分中に乳酸を共重合しているため、鞘成分のポリ乳酸系重合体との相溶性が向上する。従って、溶融紡糸工程において紡糸口金から溶融された糸条は高速紡糸に適している。つまり、芯成分に鞘成分が追随する形で、糸状が単一成分で牽引されるのと同様に牽引細化されるのである。

芯部の重合体としてポリエチレンを用いる場合は、具体的には、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン等を用いることができる。

鞘部を構成するポリ乳酸系重合体に、芯部を構成する低融点の重合体を、本発明の目的を達成し得る範囲で、具体的には鞘部の全重合体量に対して３０質量％程度まで、ブレンドしてもよい。すなわち、鞘部においても、熱接着成分となる低融点の重合体を存在させておき、熱接着機能を担わせてもよい。本発明においては、このようなブレンド体をも含めて「ポリ乳酸系重合体」と総称する。

高速紡糸に適したポリマーの粘度を選択することも、本発明における好ましい条件である。すなわち、芯部の重合体の粘度は、ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８に記載の方法に準じて、温度２１０℃、荷重２０．２Ｎ（２１６０ｇｆ）で測定したメルトフローレイト（以下、「ＭＦＲ」と略記する）が４０〜７０ｇ／１０分であることが好ましい。ＭＦＲが４０ｇ／１０分未満であると、粘性が高すぎて、製造工程において溶融時のスクリューへの負担が大きくなる。一方、ＭＦＲが７０ｇ／１０分を超えると、粘度が低すぎて、芯鞘断面化が不安定になるばかりか、紡糸工程において糸切れが多発しやすく操業性を損なう傾向となる。

一方、鞘部のポリ乳酸系重合体のＭＦＲは、ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８に記載の方法に準じて、温度２１０℃、荷重２０．２Ｎ（２１６０ｇｆ）で測定して、５０〜８０ｇ／１０分であることが好ましく、さらには５５〜７５ｇ／１０分であることが好ましい。ＭＦＲが５０ｇ／分未満であると、粘性が高すぎて、製造工程において溶融時のスクリューへの負担が大きくなる。反対にＭＦＲが８０ｇ／分を超える場合は、粘度が低すぎるため紡糸工程において糸切れが多発しやすく操業性を損なう傾向となる。

なお、鞘部のポリ乳酸系重合体のＭＦＲより芯部の重合体のＭＦＲの方を小さくすることにより、すなわち鞘部のポリ乳酸系重合体よりも芯部の重合体の方が高粘度であるようにすることにより、安定した芯鞘断面形状の繊維を得ることができる。

本発明のヒートシール構造体を得るための不織布を構成する芯鞘複合長繊維は、鞘部にポリ乳酸系重合体を配置させるため、紡糸・延伸工程で糸条は十分に冷却され、次の開繊工程において良好な開繊が施される。このため、得られる不織布の地合は良好である。

本発明のヒートシール構造体を得るための不織布を構成する芯鞘型複合長繊維における芯部を形成する重合体（芯成分）と鞘部を形成する重合体（鞘成分すなわちポリ乳酸系重合体）との複合比は、質量比で、（芯成分）／（鞘成分）＝４／１〜１／１であることが好ましい。芯成分の複合比が４／１より大きくなると、製造工程において鞘成分すなわちポリ乳酸系重合体ポリマーの計量押出しが不安定となり、糸条の製糸性が悪くなる。一方、芯成分の複合比が１／１よりも小さくなると、得られた不織布のヒートシール性が劣る傾向となる。従って、同複合比が、質量比で、（芯成分）／（鞘成分）＝２／１〜１／１であることがより好ましい。

芯成分に低融点の重合体を用い、鞘成分にポリ乳酸系重合体を用いた芯鞘型複合長繊維からなる不織布に、上述のような良好なヒートシール性能が発現する理由は、定かではないが、芯鞘比がある程度影響していると考えることができる。芯鞘比は、上述のごとく、質量比で、（芯成分）／（鞘成分）＝４／１〜１／１であり、芯成分である低融点の重合体の方がリッチになっている。このため、硬いポリ乳酸系重合体にて形成された鞘部の厚みが薄くなり、加圧によりこわれやすく、したがって、溶融した芯部の重合体が溶出しやすくなって、良好なヒートシール性能が発現すると考えられる。

本発明のヒートシール構造体を得るための不織布を構成する芯鞘型複合繊維の単糸繊度は、０．５〜１１デシテックスであることが好ましい。単糸繊度が０．５デシテックス未満となると、紡糸延伸工程において糸切れが頻繁に発生し、操業性が悪化するとともに、得られる不織布の機械的強度が劣るため、実用的でなくなる。一方、単糸繊度が１１デシテックスを超えると、紡出糸条の冷却性に劣る傾向となる。これらの理由により、単糸繊度は、２〜８デシテックスがより好ましい。

本発明のヒートシール構造体を得るための不織布の目付は、その不織布の用途によって適宜選択すればよく、特に限定しないが、一般的には１０〜３００ｇ／ｍ^２の範囲が好ましい。より好ましくは１５〜２００ｇ／ｍ^２の範囲である。目付が１０ｇ／ｍ^２未満では、地合および機械的強力に劣り、実用的ではない。逆に、目付が３００ｇ／ｍ^２を超えると、コスト面で不利となる。

本発明のヒートシール構造体を得るための不織布を構成する繊維を形成するための重合体には、本発明の目的を大きく損なわない限りにおいて、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、耐候剤、難燃剤、末端封鎖剤、可塑剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、充填材等を添加することも可能である。例えば、結晶核剤としてのタルクを芯部と鞘部との双方に配合することが好適である。

次に、本発明のヒートシール構造体を得るための生分解性不織布の好ましい製造方法について説明する。本発明のヒートシール構造体を得るための生分解性不織布は、スパンボンド法によって長繊維不織布として効率よく製造することができる。

まず、ポリ乳酸系重合体と低融点の重合体とを用意する。そして、用意したそれぞれの重合体を個別に溶融計量し、低融点の重合体が芯部を形成するとともにポリ乳酸系重合体が鞘部を形成する芯鞘型複合紡糸口金を介して溶融紡糸し、この紡糸口金より紡出した紡出糸条を従来公知の横吹き付けや環状吹き付け等の冷却装置を用いて冷却せしめた後、吸引装置を用いて牽引細化して引き取る。

また、鞘成分にポリ乳酸系重合体と低融点の重合体とのブレンド体を使用する場合に、そのブレンドする方法としては、ポリ乳酸系重合体チップと低融点重合体チップとを用意し、チップ同士を計量混合し、エクストルーダ内で溶融混合しながら溶融紡糸を行うドライブレンド法や、予め両者を所定量ブレンドしたチップを用いるコンパウンド法のいずれであってもよい。また、ブレンドチップにさらに一方のチップを混ぜ合わせてもよい。

牽引細化の際の牽引速度は、４０００〜６０００ｍ／分に設定することが好ましく、４５００〜６０００ｍ／分であることがさらに好ましい。牽引速度が４０００ｍ／分未満であると、糸条において、十分に分子配向が促進されず、得られる不織布の寸法安定性が劣りやすくなる。一方、牽引速度が６０００ｍ／分を超えると紡糸安定性に劣りやすくなる。

牽引細化した複合長繊維は、公知の開繊器具にて開繊した後、スクリーンコンベアなどの移動式捕集面上に開繊堆積させて、構成繊維がランダムに分布した不織ウエブを形成する。その後、この不織ウエブに三次元交絡処理を施して、長繊維不織布を形成する。この三次元的交絡処理は、ウエブに加圧液体流を作用せしめる加圧液体流処理か、あるいはニードルパンチ処理によって形成される。

加圧液体流処理によって三次元的交絡を形成させる場合は、前述のスパンボンド法により得られたウエブを移動する多孔支持板上に載置し、これに加圧液体流を作用させることで長繊維を相互に三次元的に交絡させて全体として一体化させる。

加圧液流体を発生させるためには、たとえば孔径が０．０５〜２．０ｍｍ、好ましくは０．１〜０．４ｍｍである噴射孔を、孔間隔を０．３〜１０ｍｍとして１列あるいは複数列に多数配したオリフィスを有する装置を用い、噴射圧力を５〜１５０ｋｇ／ｃｍ^２Ｇとして加圧液体を噴射させる。液体流の圧力が５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ未満であると、構成長繊維相互間に三次元的交絡を十分に形成できない。逆に、液体流の圧力が１５０ｋｇ／ｃｍ^２Ｇを超えると、繊維間の交絡が緻密になり過ぎるため、得られた不織布の柔軟性が低下する傾向となる。噴射孔の配列は、ウエブの進行方向と直交する方向に沿って列状になるようにする。噴射孔が複数列配される場合は、噴射孔が千鳥に配されることが、ウエブに均一な加圧液体流の作用を付与するうえで好ましい。噴射孔を配したオリフィスもまた、複数個配置しても良い。加圧液体としては、水あるいは温水を用いるのが一般的である。噴射孔とウエブとの距離は、１〜１５ｃｍとするのが良い。この距離が１ｃｍ未満であると、この処理により得られる不織布の地合いが乱れ、逆に、１５ｃｍを超えると、液体流がウエブに衝突したときの衝撃力が低下して三次元的な交絡が十分に施されない。加圧液体流処理を施す際に、ウエブを担持する支持材は、例えば１５〜１００メッシュの金網等のメッシュスクリーンや有孔板など、加圧液体流がウエブを貫通し得るものであれば、特に限定されない。

なお、以上の方法により片面側から交絡処理の施されたウエブを更に反転し、同様に加圧液体流を供給して交絡を施すことにより、表裏ともに緻密に一体化した、寸法安定性および機械的強力に特に優れた不織布を得ることができる。加圧液体流処理を施した後、処理後のウエブから過剰水分の除去が必要であるが、この過剰水分の除去に際しては、公知の方法を採用することができる。例えばマングルロール等の絞り装置を用いて過剰水分をある程度機械的に除去し、引き続き、連続熱風乾燥機等の乾燥装置を用いて残余の水分を除去することができる。この乾燥処理は、通常の乾熱処理のほか、必要に応じて湿熱処理としても良い。また、乾燥処理を施すにあたり、乾燥処理温度や時間等の処理条件を選択するに際しては、単に水分の除去を図るに止まらず、不織ウエブに適度の収縮を許容するように条件を選択しても良い。

ニードルパンチ処理によって三次元的交絡を形成させる場合は、スパンボンド法により得られたウエブにパンチ針を貫通させることにより、熱圧着部の少なくとも一部が剥離された繊維を含んだ長繊維を相互に三次元的に交絡させて、全体として一体化させる。ニードルパンチ処理は、針深５〜５０ｍｍ、パンチ密度５０〜４００パンチ／ｃｍ^２の条件で行うのが良い。針深が５ｍｍ未満であると交絡度が少なく形態の安定性に劣り、逆に、５０ｍｍを超えると生産性の観点から問題となる。パンチ密度が５０パンチ／ｃｍ^２未満であると、熱圧着部分における構成長繊維間がうまく剥離できないとともに、繊維間の交絡が十分に行われず、不織布の寸法安定性に欠ける傾向がある。逆に４００パンチ／ｃｍ^２を超えると、パンチ針によって繊維が切断されて、得られる不織布の機械的強力が低下することがある。パンチ針は、単糸繊度、使用用途等に応じて、その太さ、長さ、バーブの数、バーブの型等が選択される。

上述の加圧液体流処理は比較的低目付（１０〜１００ｇ／ｍ^２）の製品に適用され、これによって柔軟性および機械的強度に優れた不織布が得られる。また、ニードルパンチ処理は比較的高目付（１００〜３００ｇ／ｍ^２）の製品に適用され、これによって柔軟性、通気性に優れた不織布が得られる。目付によって適用する処理を選択するのは、加圧液体流とニードルパンチとのウエブ貫通力が異なるからである。例えば、高目付品に加圧液体流処理を施した場合には、ウエブの厚み方向に加圧液体流が貫通しないので、ウエブの表層しか交絡せず、ウエブ全体に均一な三次元的交絡が形成されない。従って、いずれの処理法を採用するかは、不織布の目付、使用用途に応じ適宜選択するのが望ましい。

三次元交絡処理に際しては、その前に不織ウエブにあらかじめ部分的な仮熱圧着点を形成しておくための仮熱圧着処理を行うことにより、一時的に形態を保持し、その後の三次元的交絡処理の際のウエブの形態保持性および機械的強力を向上させて、取り扱いを容易にすることが好ましい。

この場合は、上述のように移動堆積装置上に形成されたウエブに、部分熱圧着装置を用
いて、ウエブを構成する長繊維における芯部の低融点の重合体の融点を（Ｔｍ）℃とした
ときに、（Ｔｍ−８０）℃〜（Ｔｍ−１５）℃の加工温度で、かつロールの線圧を５〜３
０ｋｇ／ｃｍとして、部分的に熱圧着を施すことにより仮熱圧着点を形成する。次いで、
上述の三次元的交絡処理を施すことによって、仮熱圧着点における構成長繊維同士の少な
くとも一部を剥離させて、この剥離状態の繊維を含めた長繊維の全体を相互に三次元的に
交絡させて全体として一体化することで、長繊維不織布を得ることができる。

しかも、この部分的な仮熱圧着点は三次元的交絡処理によって少なくとも一部が剥離し、最終的な不織布においては大部分の仮熱圧着点が剥離し、仮熱圧着点を実質的に有しなくなるため、優れた柔軟性を有する不織布を得ることができる。三次元的交絡処理によって部分的な仮熱圧着点の全てが完全に剥離した場合は、不織布の形態は保持されつつ、得られる不織布には極めて優れた柔軟性が付与される。一方、剥離が完全に行われず一部に点状の融着部分が残存する場合は、剥離した繊維を含めた構成長繊維による三次元的な交絡により、寸法安定性および機械的強力が付与されるのに加えて、残存する点状の仮熱圧着点による融着部分によって寸法安定性および機械的強力の補強的効果が得られる。

このあらかじめ施された部分的な仮熱圧着は、個々の熱圧着領域が０．２〜１５ｍｍ^２の面積を有し、その圧着点密度が４〜１００点／ｃｍ^２、さらに好ましくは５〜８０点／ｃｍ^２であるのが良い。圧着点密度が４点／ｃｍ^２未満であると熱圧着後のウエブの機械的強力や形態保持性が向上せず、逆に、圧着点密度が１００点／ｃｍ^２を超えると三次元的交絡処理時の加工性に劣ることとなる。また圧着面積率は３〜５０％、さらに好ましくは４〜４０％であるのが良い。この圧着面積率が３％未満であると得られる不織布の寸法安定性が向上せず、逆に圧着面積率が５０％を超えると三次元的交絡処理時の加工性に劣る傾向にある。

仮熱圧着を施す際の上述の加工温度とロールの線圧との条件は特に重要で、加工温度が（Ｔｍ−８０）℃よりも低温であり、あるいは、線圧が５ｋｇ／ｃｍ未満であると、熱圧着処理による効果が乏しく、得られた不織布の形態保持性および寸法安定性が向上しない。逆に、加工温度が（Ｔｍ−１５）℃よりも高温であり、あるいは、線圧が３０ｋｇ／ｃｍを超えると、熱圧着処理による効果が過大となるため、三次元的交絡処理を施す際に、熱圧着部分の一部を剥離させ難く、従って、非融着部分における長繊維相互間に三次元的交絡を十分に形成できず、不織布全体としての一体化がされ難くなる。

このように加工温度とロールの線圧との条件とを設定することで、長繊維ウエブを構成する繊維間に一旦予備的に部分的な仮熱圧着点を形成することができる。この部分的な仮熱圧着点は、熱圧着後のウエブの形態保持性および機械的強力を向上させて、その後の三次元的交絡処理の際の取り扱いを容易にするとともに、三次元的交絡処理の際の機械的外力によってその少なくとも一部における繊維間を容易に剥離することができる程度の圧着力を有するものである。

［実施例］
次に、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例、比較例における各種物性値は、次の方法により測定した。

（１）融点（℃）：示差走査型熱量計（パーキンエルマ社製、ＤＳＣ−２型）を用いて、試料質量を５ｍｇ、昇温速度を１０℃／分として測定し、得られた融解吸熱曲線の最大値を与える温度を融点（℃）とした。

（２）開繊性：形成された不織ウエブを目視することにより、下記の３段階にて評価した。

○：構成繊維の大部分が分繊され、密着糸及び収束糸が認められなかった。
△：密着糸及び収束糸がわずかであるが認められた。
×：構成繊維の大部分が密着し、開繊性が不良であった。

（３）目付（ｇ／ｍ^２）：試料長が１０ｃｍ、試料幅が５ｃｍの試料片１０点を作成し、標準状態で各試料片の質量（ｇ）を秤量し、得られた値の平均値を単位面積あたりに換算し、目付（ｇ／ｍ^２）とした。

（４）引張強力（Ｎ／５ｃｍ幅）及び破断伸度（％）：試料長２０ｃｍ、試料幅５ｃｍの試料片各１０点を作製し、各試料について、定速伸張型引張試験機（オリエンテック社製テンシロンＵＴＭ−４−１−１００）を用い、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分で伸張し、得られた切断時破断荷重（Ｎ／５ｃｍ幅）の平均値を引張強力（Ｎ／５ｃｍ幅）とした。また、上記条件で得られた切断時の伸度（％）の平均値を破断伸度とした。

（５）Ｔ字剥離強力（Ｎ／３ｃｍ幅）：幅３ｃｍ以上の試料を用意し、この試料を二枚重ねにして、ヒートシール機のシール幅を１ｃｍ、ヒートシール圧力３ｋｇｆ／ｃｍ^２、ヒートシール時間１秒、ヒートシール温度１３０℃で、上記試料の幅方向にわたってヒートシール加工し、ヒートシール構造体を得た。このとき、ヒートシール部から二枚重ねの各試料の一端部までの長さは、後述のつかみ間隔の関係上、２．５ｃｍ以上とした。ヒートシール部から二枚重ねの各試料の他端部までの長さは、任意とした。そして、ヒートシール加工されたシートを幅３ｃｍになるように必要に応じて裁断し、これをＴ字剥離強力の測定試料として１０点作製した。各測定試料毎に、定速伸張型引張試験機（オリエンテック社製テンシロンＵＴＭ−４−１−１００）を用い、つかみ間隔５ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分で伸張し、ヒートシール部をＴ字形に剥離させた。そして、Ｔ字剥離時の荷重の最大値と最小値とをそれぞれ読みとり、その平均値（第１の平均値）を求め、測定試料１０点を測定して得られた１０個の第１の平均値についての平均値をＴ字剥離強力とした。

（実施例１）
芯成分として、融点１１０℃、ＭＦＲ６０ｇ／１０分の、脂肪族ジオール、脂肪族ジカルボン酸及び乳酸を構成成分とする脂肪族ポリエステル共重合体（三菱化学社製 商品名ＧＳＰｌａ；以下、「Ｐ１」と略記する）を用意した。また、鞘成分として、融点１６８℃、ＭＦＲ７０ｇ／分のＬ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９８．６／１．４モル％のＬ−乳酸／Ｄ−乳酸共重合体（以下、「Ｐ２」と略記する）を用意した。

さらに、Ｐ１をベースとして、結晶核剤としてのタルクを２０質量％練り込み含有したマスターバッチと、Ｐ２をベースとして同様に結晶核剤としてのタルクを２０質量％練り込み含有したマスターバッチとを用意した。

そして、Ｐ１とＰ２との複合比が質量比でＰ１：Ｐ２＝２：１となるように、またタルクがＰ１、Ｐ２溶融重合体中にそれぞれ１．０質量％となるように、Ｐ１とＰ２と上記２種類のマスターバッチとを個別に計量した後、それぞれを個別のエクストルーダ型溶融押し出し機を用いて温度２００℃で溶融し、芯鞘複合繊維横断面となる紡糸口金を用いて、単孔吐出量１．３８ｇ／分の条件下で溶融紡糸した。

紡出糸条を公知の冷却装置にて冷却した後、引き続いて紡糸口金の下方に設けたエアーサッカーにて牽引速度４６００ｍ／分で牽引細化し、公知の開繊器具を用いて開繊し、移動するスクリーンコンベア上にウエブとして捕集堆積させた。なお、堆積させた複合長繊維の単糸繊度は、３．０デシテックスであった。

次いで、このウエブをエンボスロールと表面平滑な金属ロールとからなる熱エンボス装置に通して仮熱圧着理を施し、目付２００ｇ／ｍ^２の生分解性長繊維ウエブを得た。
次に、このように仮熱圧着処理を施した長繊維不織ウエブに、針深１４ｍｍ、パンチ密度９０パンチ／ｃｍ^２の条件でニードルパンチ処理を施し、生分解性長繊維不織布を得た。

（実施例２）［芯鞘比変更］
Ｐ１とＰ２との複合比が質量比でＰ１：Ｐ２＝１：１となるようにした。そして、それ以外は実施例１と同様にして、生分解性長繊維不織布を得た。

（実施例３）［添加剤］
Ｐ２をベースとして、タルクに代えてカーボンを２０質量％練り込み含有したマスターバッチを用い、カーボンの添加量がＰ２溶融重合体中に０．５質量％となるようにした。そして、それ以外は実施例１と同様にして、生分解性不織布を得た。

（実施例４）［目付変更］
不織布の目付を１００ｇ／ｍ^２とした。そして、それ以外は実施例１と同様にして、生分解性長繊維不織布を得た。

（実施例５）［芯成分変更］
芯成分として、融点１１０℃、ＭＦＲ２０ｇ／１０分の脂肪族ポリエステル系重合体（昭和高分子化学社製のポリブチレンサクシネート 商品名ビオノーレ＃１０１０；以下、「Ｐ４」と略記する）を用意した。また、鞘成分としてＰ２を用意した。さらに、Ｐ４をベースとして、結晶核剤としてのタルクを２０質量％練り込み含有したマスターバッチと、Ｐ２をベースとして同様に結晶核剤としてのタルクを２０質量％練り込み含有したマスターバッチとを用意した。

そして、Ｐ４とＰ２との複合比が質量比でＰ４：Ｐ２＝２：１となるように、またタルクがＰ４、Ｐ２溶融重合体中にそれぞれ１．０質量％となるように、Ｐ４とＰ２と上記２種類のマスターバッチとを個別に計量した後、それぞれを個別のエクストルーダ型溶融押し出し機を用いて温度２００℃で溶融し、芯鞘複合繊維横断面となる紡糸口金を用いて、単孔吐出量１．３３ｇ／分の条件下で溶融紡糸した。

紡出糸条を公知の冷却装置にて冷却した後、引き続いて紡糸口金の下方に設けたエアーサッカーにて牽引速度４０００ｍ／分で牽引細化し、公知の開繊器具を用いて開繊し、移動するスクリーンコンベア上にウエブとして捕集堆積させた。なお、堆積させた複合長繊維の単糸繊度は、３．０デシテックスであった。

そして、それ以外は実施例１と同様にして、生分解性長繊維不織布を得た。

得られた実施例１〜５の生分解性長繊維不織布について、引張強力、Ｔ字剥離強力（ヒートシール性）について評価した。その結果を表１に示す。

実施例１〜５は、いずれも製糸性、開繊性は良好で、しかも機械的強力および柔軟性に優れたものであった。また、ヒートシール構造体には熱収縮が見られず、良好にシールされており、すなわち優れたヒートシール性を示すものであり、ヒートシールにより袋状物を得るなどの用途に適するものであった。

（比較例１）［芯鞘成分入れ換え］
実施例１とは逆に、芯成分をＰ２とするとともに鞘成分をＰ１とした。またＰ２とＰ１との複合比が質量比でＰ２：Ｐ１＝１：１となるようにした。そして、それ以外は実施例１と同様にして、不織布を得ようとした。しかし、低融点成分が鞘成分に配された構成であったため、糸条の密着が発生し、このため開繊しにくく、不織布化が困難であった。

比較例１の結果についても表１に示す。

Claims (7)

1. 生分解性不織布がヒートシールされた構成のヒートシール構造体であって、前記生分解性不織布は、芯部が鞘部により被覆された芯鞘型複合繊維を構成繊維とし、前記構成繊維同士が三次元的に交絡して一体化され、前記構成繊維の鞘部が、Ｄ体とＬ体の共重合比がモル比でＤ体／Ｌ体＝１００／０〜９５／５またはＤ体／Ｌ体＝５／９５〜０／１００であるポリ乳酸系重合体によって形成され、前記構成繊維の芯部が、鞘部を構成する前記ポリ乳酸系重合体よりも融点の低い重合体によって形成されたものであり、前記ヒートシール構造体は、前記生分解性不織布がヒートシールされることで、鞘部が加圧により破壊され、該破壊された鞘部の内部から外部へ溶出した芯部の重合体によって前記構成繊維同士が熱接着されたものであることを特徴とするヒートシール構造体。
2. 芯部の重合体の融点が鞘部のポリ乳酸系重合体の融点よりも４０℃以上低いことを特徴とする請求項１記載のヒートシール構造体。
3. 芯部の重合体が結晶融点を有することを特徴とする請求項１または２記載のヒートシール構造体。
4. 芯部の重合体が、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ヒドロキシカルボン酸とを構成成分とする脂肪族ポリエステル共重合体であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載のヒートシール構造体。
5. 芯部を形成する重合体と鞘部を形成する重合体との複合比が、質量比で、（芯部を形成する重合体）／（鞘部を形成する重合体）＝４／１〜１／１の範囲であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載のヒートシール構造体。
6. 脂肪族ジオールが１，４−ブタンジオールであり、脂肪族ジカルボン酸がコハク酸であり、脂肪族ヒドロキシカルボン酸が乳酸であることを特徴とする請求項４記載のヒートシール構造体。
7. 生分解性不織布がヒートシールされた構成のヒートシール構造体を製造するに際し、Ｄ体とＬ体の共重合比がモル比でＤ体／Ｌ体＝１００／０〜９５／５またはＤ体／Ｌ体＝５／９５〜０／１００であるポリ乳酸系重合体と、前記ポリ乳酸系重合体よりも低融点の重合体とを個別に溶融し、繊維横断面において前記低融点の重合体が芯部を形成しかつ前記ポリ乳酸系重合体が鞘部を形成するような芯鞘型複合紡糸口金を介して溶融紡糸し、前記口金より紡出した紡出糸条を冷却し、４０００ｍ／分〜６０００ｍ／分の牽引速度にて牽引細化して開繊し、得られた長繊維を堆積させて不織ウェブを形成し、この不織ウェブに三次元交絡処理を施して一体化させて得られた生分解性不織布をヒートシールすることで、鞘部を加圧により破壊させ、芯部の重合体を前記破壊させた鞘部の内部から外部へ溶出させるとともに、この溶出した芯部の重合体によって前記長繊維同士を熱接着することを特徴とするヒートシール構造体の製造方法。